大气污染既是环境问题，也是气象问题，污染物的扩散与近地层气象条件密切相关。对大气污染物气象扩散条件的准确预报一直是国际前沿热点。平流层极涡具有2周到季节内的低频变率，对2周至季节内尺度的对流层环流变化和天气产生重要影响，是北半球中高纬度地区对流层低层环流和地面温度以及寒潮、暴雪等天气过程的潜在延伸期可预报性来源。而我国重污染的华北地区恰好位于在平流层极涡影响的覆盖区域内，华北低层经向风、地面温度等气象要素又是影响该地区大气污染扩散的主要因子。平流层极涡能否影响华北地区大气污染扩散条件，为大气污染的延伸期预报提供重要参考，是一个重要的新问题。

近日，我院青年教师虞越越团队在国际知名期刊《Atmospheric Environment》发表了题为“Appreciable role of stratospheric polar vortex in the abnormal diffusion of air pollutant in North China in 2015/2016 winter and implications for prediction”的研究成果。该研究通过ERA5高精度再分析资料和PM2.5浓度站点数据针对2015/2016年冬季华北地区PM2.5强扩散事件中平流层极涡所起的作用进行了探索性研究。结果表明：此次PM2.5浓度异常下降可分为两个阶段：快速扩散阶段（2015年12月22日至28日）和持续扩散阶段（2016年1月1日至23日）。两个阶段均有对流层偏强北风造就的良好扩散条件。不同的是在快速下降阶段，平流层极涡无显著变化，而缓慢持续下降阶段，对流层波动能够上传减弱平流层极涡，平流层极涡异常又通过波流相互作用反过来向下影响对流层环流，贡献于地面北极涛动（AO）负位相的再次加强，延长了此阶段北风异常的持续时间，是此阶段PM2.5持续扩散的主要原因之一。值得注意的是，极涡减弱信号可超前持续扩散阶段PM2.5异常强扩散1-2周，可作为华北地区大气污染扩散条件的潜在预报因子。

论文信息：

Huang, W, YY Yu*, ZC Yin, HS Chen, M Gao, 2021. Appreciable role of stratospheric polar vortex in the abnormal diffusion of air pollutant in North China in 2015/2016 winter and implications for prediction. Atmospheric Environment 259, 118549. Doi: 10.1016/j.atmosenv.2021.118549.

图1. 2015 年 12 月至2016 年 1 月7 天滑动平均、华北区域平均 PM2.5浓度异常（μg·m-3）、地面 2m 温度异常（K）、经向风异常（m/s）

图2. 2015年12月至2016年1月（a）60°N-90°N平均位势高度，（b）50°N-70°N平均纬向风速和（c）60°N-90°N平均波幅的标准化异常场的垂直时间演变